Integrierter Schaltkreis

Stichpunkte

Allgemein
	"Verbergen") 1 Herstellung integrierter Schaltungen 2 Test und Packaging 3 Geschichte der integrierten Schaltungen 4 Personen 5 Weblink [Bearbeiten]
	die vollständig in bzw. auf einem einzigen Stück Halbleitersubstrat integriert ist. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
	Kondensatoren
	abgekürzt IC) ist eine elektronische Schaltung aus Transistoren
	Bild nicht gefunden Integrierter Schaltkreis Ein Integrierter Schaltkreis oder Integrierte Schaltung (engl. integrated circuit
	Widerständen und Induktivitäten
Herstellung integrierter Schaltungen
	das gleichzeitig als aktives Material für die Transistoren dient
	Das Grundmaterial (Substrat) der überwiegenden Mehrzahl (mehr als 99%) der integrierten Schaltkreise ist Silizium
	Für sehr hochfrequente oder optische Anwendungen kommen auch andere Materialien wie Gallium-Arsenid zum Einsatz
	Für spezielle Anwendungen wird auch Silizium auf dem isolierenden Substrat Saphir verwendet (SOS = Silicon on Saphire)
	Integrierte Schaltkreise werden industriell in großen Stückzahlen hergestellt
	Die Prozessierung erfolgt in extrem sauberer Umgebung
	so genannten Reinräumen mit einer sehr geringen Dichte von Staubpartikeln
	Dies ist nötig
	weil selbst kleinste Partikel (< 0
	1 µm = ca. halbe Größe eines AIDS-Virus) bereits den Ausfall eines kompletten Schaltkreises verursachen können
	Zunächst wird aus einer hochreinen Siliziumschmelze ein einkristalliner Zylinder (Ingot) gezogen
	Dieser wird in 1-1
	5 mm dünne Scheiben
	den sog
	Wafern
	zersägt
	Die heute in der Massenproduktion verwendeten Siliziumwafer haben Durchmesser von 6
	20 oder 30 cm)
	8 oder 12 Zoll (entsprechend 15
	Schleif- und Polierprozesse eine nahezu perfekte ebene Oberfläche mit Unebenheiten in der Größenordnung von wenigen nm
	Sie erhalten durch verschiedene Ätz-
	Die Dickenschwankungen (TTV-Werte) liegen im Bereich von wenigen µm. Auf diesen Wafern werden durch eine wiederholte Folge von Strukturisierungs-
	Dotier- und Abscheideprozessen die Bauelemente und die Struktur der Schaltung erzeugt
	Ätz-
	Die wichtigsten Prozessschritte sind Fotolithografie: Aufbringen von Fotolack (Resist)
	einer Isolationsschicht (in der Regel SiO2) und einer PolysiliziumSchicht
	siehe Maske (Chipentwicklung)) und chemisches Entfernen der belichteten oder unbelichteten Lackbereiche (je nach Art des Lacks) Ätzen Chemisch-mechanisches Polieren (CMP) Dotieren des Halbleiters durch Ionenimplantation Aufbringen metallischer Schichten (sputtern) Thermisches Wachstum von Siliziumdioxid (SiO2) Abscheiden von polykristallinem Silizium (Polysilizium) Abscheiden von isolierenden Schichten Die aktiven Bauelemente (Transistoren) des ICs bestehen aus unterschiedlich dotierten Halbleiterbereichen (p- und n-Halbleiter) im Substrat
	Projektion der gewünschten Struktur mit kurzwelligem Licht durch eine Maske (engl. reticle oder mask
	Widerstände werden durch Polysiliziumbahnen realisiert
	Kondensatoren bestehen entweder aus der Schichtenfolge Substrat-SiO2-Polysilizium oder aus zwei Metallschichten mit einer abgeschiedenen isolierenden Zwischenschicht als Dielektrikum
	Für die Verdrahtung der Bauelemente werden je nach Komplexität der Schaltung bis zu zehn Lagen Aluminium oder Kupfer aufgebracht und durch Lithografieschritte strukturiert
	Die Metalllagen sind jeweils durch eine abgeschiedene isolierende Schicht voneinander getrennt. [Bearbeiten]
Test und Packaging
	Je nach Größe des IC befinden sich zwischen wenigen Hundert und einigen 10000 davon auf einem Wafer
	Nach der Prozessierung des Wafers wird jeder Chip getestet
	Dabei werden alle wesentlichen Funktionen des ICs abgeprüft
	haben die damit verbundenen Kosten bei hochintegrierten Prozessorchips bereits nahezu die Herstellungskosten erreicht
	Obwohl diese Messungen auf speziellen Testsystemen vollautomatisch ablaufen
	werden parametrische Messungen auf dem Wafer durchgeführt
	Zusätzlich zu diesem Funktionaltest
	der die Aufgabe hat
	nicht funktionierende Chips zu erkennen
	Dabei werden die wichtigsten elektrischen Parameter der verwendeten Bauelemente an speziellen Teststrukturen ermittelt
	um sicher zu stellen
	dass die Chips im gesamten zulässigen Temperaturbereich und über die volle spezifizierte Lebensdauer zuverlässig arbeiten
	Die elektrischen Parameter müssen bestimmte Spezifikationen einhalten
	Diejenigen Chips
	werden markiert und später aussortiert
	die den Funktional- oder den parametrischen Test nicht bestehen
	Schließlich werden die integrierten Schaltkreise (Chips oder Dies) durch Zersägen des Wafers vereinzelt
	Die 'guten' Chips werden in ein Gehäuse (engl. package) eingebaut
	Die Anschlüsse auf dem Chip werden mit dünnen Golddrähten mit den Anschlüssen (Pins) des Gehäuses verbunden (Bonding)
	wie z.B. bestimmte Hochfrequenzeigenschaften. [Bearbeiten]
	die möglicherweise durch das Packaging entstanden sind und um andererseits Eigenschaften testen zu können
	um einerseits die Fehler zu erkennen
	die sich durch das Packaging verändern bzw. deren Messung ohne Gehäuse nicht möglich ist
	Die gehäusten Dies müssen anschließend einen zweiten Test durchlaufen
Geschichte der integrierten Schaltungen
	d.h. die einzelnen Bauteile wurden auf sogenannte Leiterplatten (Platinen) aufgelötet und miteinander durch Drähte oder gedruckte Leiterbahnen verbunden. Die ersten integrierten Schaltkreise entstanden Anfang der 1960er und bestanden lediglich aus bis zu wenigen Dutzend Transistoren (Small-scale integration
	SSI)
	Bis in die 50er Jahre wurden elektronische Schaltungen diskret aufgebaut
	Mit den Jahren wurden die Strukturen jedoch immer weiter verkleinert
	Mit der medium-scale integration (MSI) fanden einige Hundert Transistoren
	ganze CPUs auf einem Chip zu integrieren
	was die Kosten für Computer extrem reduzierte
	bei der large-scale integration (LSI) Anfang der 1970er einige Tausend Transistoren Platz auf einem Die. Damit war es erstmals möglich
	mittels derer man schon bald Speicherchips (RAM) mit einer Kapazität von 1 MB herstellen konnte
	Anfang der 1980er folgte die very-large-scale integration (VLSI) mit einigen Hunderttausend Transistoren
	Aktuelle Prozessoren bestehen aus annähernd 100 Millionen Transistoren auf einer Fläche von nur wenig mehr als einem Quadratzentimeter
	EPROM
	Integrierter optischer Schaltkreis
	FPAA [Bearbeiten]
	Kundenspezifische Integrierte Schaltung(ASIC)
	Chipentwurf
	ROM
	Programmable Array Logic
	Speicherchips haben auf der gleichen Fläche bereits die Zahl von 1 Milliarde Transistoren erreicht (Stand: Herbst 2004) Foto einiger integrierter Schaltkreise im Plastikgehäuse Siehe auch: Mikrotechnik
	ASIC
	Gehäusebauform elektronischer Bauelemente
	RAM
	Mikroelektronik
Personen
	Robert Noyce
	Robert Widlar
	Gordon Moore [Bearbeiten]
	Jack Kilby
	Jean Hoerni
Weblink
	Pioniere der IC Entwicklung (http://heise.de/newsticker/data/mw-08.11.03-002/) da:Integreret kredsløb en:Integrated circuit es:Circuito integrado fr:Circuit intégré ja:集�回路 ms:Litar bersepadu nl:Geïntegreerde schakeling pl:Układ scalony pt:Circuito integrado sv:Integrerad krets zh:集�电路

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